Sistema de monitoreo, basado en redes de sensores inalámbricos, para la medición de variables de interés aplicado a la arquitectura bioclimática
El objetivo de este proyecto de investigación es proponer una solución tecnológica para la recolección y caracterización de variables medioambientales en recintos; y con esto poder contribuir con datos para el análisis y toma de decisiones bioclimáticas a ser realizadas por los expertos del grupo de...
- Autores:
-
Sepúlveda Bustos, Daniel Felipe
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2020
- Institución:
- Universidad Santo Tomás
- Repositorio:
- Repositorio Institucional USTA
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:repository.usta.edu.co:11634/21901
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/11634/21901
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El objetivo de este proyecto de investigación es proponer una solución tecnológica para la recolección y caracterización de variables medioambientales en recintos; y con esto poder contribuir con datos para el análisis y toma de decisiones bioclimáticas a ser realizadas por los expertos del grupo de investigación GINVEARQUI, de la Facultad de Arquitectura y el grupo de investigación UNITEL, de la Facultad de Ingeniería de Telecomunicaciones de la Universidad Santo Tomas. Específicamente, la propuesta busca implementar una red inalámbrica de sensores que permita realizar el monitoreo de las variables medioambientales requeridas en la investigación (temperatura ambiente, humedad relativa, temperatura de cristal/ventanas, radicación visible, radiación UV, dirección y velocidad del viento y cantidad de precipitación de lluvia por unidad de tiempo), para que posteriormente los datos sean compilados, tabulados y presentados de forma simple y precisa. En el trabajo de investigación desarrollado se tuvo la oportunidad de conocer proyectos que tenían también la misma barrera tecnológica, donde gran cantidad de artículos hacen estudios rigurosos de las condiciones medioambientales y como el comportamiento variable del clima afecta las diferentes tipos de edificaciones existentes y por este motivo necesitan seguir manteniéndose habitables y estar alineados con los requerimientos de confort climático y consumo energético responsable con el medio ambiente, y como por medio de tecnologías de Redes de Sensores Inalámbricos (WSN) se presentaban soluciones eficientes con importantes ventajas como lo son el bajo consumo de energía, procesamiento local, fácil despliegue, escalabilidad y bajo coste [1]. De esta manera los nodos de estas WSN pueden realizar la medición de variables medioambientales convirtiéndose en un gran aporte para los diferentes casos de estudio, esto hace que el trabajo tenga bases sólidas que justifican su desarrollo. Para poder implementar la red fue necesario realizar el estudio de los diferentes tipos de tecnologías de comunicación que podían ser de mayor beneficio para cumplir con el desarrollo de cada uno de los objetivos planteados, de acuerdo con esto se llega a la conclusión de realizar pruebas piloto con nodos de sensores (denominados Motes) de diferentes tipos de comunicación, tales como GSM y WiFi. También, según el entorno de registro, contar con un equipo de medición offline Stand Alone (con almacenamiento en memoria SD). Se realizó también la selección de los sensores que permitieran obtener datos confiables y que pudiesen operar con las tarjetas de procesamiento y comunicación seleccionadas. Posteriormente se realizó el diseño de la topología de la red y se conectó en una prueba piloto en el Edificio Fray Angélico (4 fachadas y cubierta), de la Universidad Santo Tomás- Bucaramanga. Finalmente, la información se visualiza en plataforma Web (para los datos registrados inalámbricamente) y en hoja de cálculo online (Google Drive) para la información procedente de los dispositivos stand alone. |
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[1] P. de las N. U. para el D. PNUD, “Objetivos de Desarrollo Sostenible,” 2017. [Online]. Available: http://www.undp.org/content/undp/es/home/sustainable-development-goals.html. [2] GITC, “Nuevas Tecnologias que estan Revolucionando la construcción.” [Online]. Available: http://www.gitc.cl/nuevas-tecnologias-que-estan-revolucionando-la-construccion/. [3] ONU, “Desarrollo sostenible,” Onu, 2017. [Online]. Available: http://www.un.org/es/ga/president/65/issues/sustdev.shtml. [4] CEPAL, “América Latina y el Caribe. Desafíos dilemas y compromisos de una agenda urbana común.,” p. 62, 2016. [5] P. E. L. Desarrollo, D. E. N. Local, and E. N. La, “Guía para el desarrollo de normativa local en la lucha contra el camio climático.” [6] Parlamento Europeo and Consejo de la Unión Europea, “Directiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 16 de diciembre de 2002, relativa a la eficiencia energética de los edificios,” Doce, vol. 4-01–2003, no. L 1, pp. 65–71, 2003. 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Específicamente, la propuesta busca implementar una red inalámbrica de sensores que permita realizar el monitoreo de las variables medioambientales requeridas en la investigación (temperatura ambiente, humedad relativa, temperatura de cristal/ventanas, radicación visible, radiación UV, dirección y velocidad del viento y cantidad de precipitación de lluvia por unidad de tiempo), para que posteriormente los datos sean compilados, tabulados y presentados de forma simple y precisa. En el trabajo de investigación desarrollado se tuvo la oportunidad de conocer proyectos que tenían también la misma barrera tecnológica, donde gran cantidad de artículos hacen estudios rigurosos de las condiciones medioambientales y como el comportamiento variable del clima afecta las diferentes tipos de edificaciones existentes y por este motivo necesitan seguir manteniéndose habitables y estar alineados con los requerimientos de confort climático y consumo energético responsable con el medio ambiente, y como por medio de tecnologías de Redes de Sensores Inalámbricos (WSN) se presentaban soluciones eficientes con importantes ventajas como lo son el bajo consumo de energía, procesamiento local, fácil despliegue, escalabilidad y bajo coste [1]. De esta manera los nodos de estas WSN pueden realizar la medición de variables medioambientales convirtiéndose en un gran aporte para los diferentes casos de estudio, esto hace que el trabajo tenga bases sólidas que justifican su desarrollo. Para poder implementar la red fue necesario realizar el estudio de los diferentes tipos de tecnologías de comunicación que podían ser de mayor beneficio para cumplir con el desarrollo de cada uno de los objetivos planteados, de acuerdo con esto se llega a la conclusión de realizar pruebas piloto con nodos de sensores (denominados Motes) de diferentes tipos de comunicación, tales como GSM y WiFi. También, según el entorno de registro, contar con un equipo de medición offline Stand Alone (con almacenamiento en memoria SD). Se realizó también la selección de los sensores que permitieran obtener datos confiables y que pudiesen operar con las tarjetas de procesamiento y comunicación seleccionadas. Posteriormente se realizó el diseño de la topología de la red y se conectó en una prueba piloto en el Edificio Fray Angélico (4 fachadas y cubierta), de la Universidad Santo Tomás- Bucaramanga. Finalmente, la información se visualiza en plataforma Web (para los datos registrados inalámbricamente) y en hoja de cálculo online (Google Drive) para la información procedente de los dispositivos stand alone.The objective of this research project is to propose a technological solution for the collection and characterization of environmental variables in enclosures; and with this to be able to contribute with data for the analysis and bioclimatic decision making to be carried out by the experts of the research group GINVEARQUI, of the Faculty of Architecture and the research group UNITEL, of the Faculty of Engineering of Telecommunications of the University Santo Tomas. Specifically, the proposal seeks to implement a wireless sensor network that will allow the monitoring of the environmental variables required in the research (ambient temperature, relative humidity, glass/window temperature, visible radiation, UV radiation, wind direction and speed, and amount of rainfall per unit of time), so that the data can later be compiled, tabulated, and presented in a simple and accurate manner. In the research work developed, we had the opportunity to get to know projects that also had the same technological barrier, where a large number of articles make rigorous studies of environmental conditions and how the variable behavior of the climate affects the different types of existing buildings and for this reason they need to continue to be habitable and be aligned with the requirements of climate comfort and environmentally responsible energy consumption, and how by means of Wireless Sensor Network (WSN) technologies efficient solutions were presented with important advantages such as low energy consumption, local processing, easy deployment, scalability and low cost [1]. In this way, the nodes of these WSNs can carry out the measurement of environmental variables, becoming a great contribution to the different case studies. In order to implement the network, it was necessary to study the different types of communication technologies that could be of greater benefit to meet the development of each of the objectives set, according to this, it was concluded to carry out pilot tests with sensor nodes (called Flocks) of different types of communication, such as GSM and WiFi. Also, depending on the recording environment, have an offline Stand Alone measurement device (with SD memory storage). The selection of the sensors was also made to obtain reliable data that could operate with the selected processing and communication cards. Later, the design of the topology of the network was made and it was connected in a pilot test in the Fray Angelico Building (4 facades and cover), of the University Santo Tomás- Bucaramanga. Finally, the information is displayed on a web platform (for the wirelessly recorded data) and on an online spreadsheet (Google Drive) for information from stand alone devices.Ingeniero de Telecomunicacioneshttp://www.ustabuca.edu.co/ustabmanga/presentacionPregradoapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásPregrado Ingeniería de TelecomunicacionesFacultad de Ingeniería de TelecomunicacionesAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Sistema de monitoreo, basado en redes de sensores inalámbricos, para la medición de variables de interés aplicado a la arquitectura bioclimáticaMoteSensorProcessing boardWeather stationArduinoGSMRedes de computadoresTelecomunicacionesRedes de telecomunicacionesMoteSensorPlaca de procesamientoEstación MeteorológicaArduinoGSMTrabajo de gradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionFormación de Recurso Humano para la Ctel: Trabajo de grado de Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisCRAI-USTA Bucaramanga[1] P. de las N. U. para el D. PNUD, “Objetivos de Desarrollo Sostenible,” 2017. [Online]. Available: http://www.undp.org/content/undp/es/home/sustainable-development-goals.html.[2] GITC, “Nuevas Tecnologias que estan Revolucionando la construcción.” [Online]. Available: http://www.gitc.cl/nuevas-tecnologias-que-estan-revolucionando-la-construccion/.[3] ONU, “Desarrollo sostenible,” Onu, 2017. [Online]. Available: http://www.un.org/es/ga/president/65/issues/sustdev.shtml.[4] CEPAL, “América Latina y el Caribe. Desafíos dilemas y compromisos de una agenda urbana común.,” p. 62, 2016.[5] P. E. L. Desarrollo, D. E. N. Local, and E. N. La, “Guía para el desarrollo de normativa local en la lucha contra el camio climático.”[6] Parlamento Europeo and Consejo de la Unión Europea, “Directiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 16 de diciembre de 2002, relativa a la eficiencia energética de los edificios,” Doce, vol. 4-01–2003, no. 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